Аграрная и экономическая результативность применения искусственно улучшенных почв на основе отходов целлюлозно-бумажной промышленности (этап 2)

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы обеспечения продовольственной и экологической безопасности земель северных регионов России. Создание высокопродуктивных искусственно улучшенных почв и снижение объемов различных видов отходов целлюлозно-бумажной промышленности будет способствовать развитию высокопродуктивного, экологически чистого сельского хозяйства. Основой исследований были модельные, лабораторные эксперименты различной длительности с применением исследуемых материалов. Исследования по теме соответствуют Приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Рациональное природопользование», Критической технологии РФ «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения», Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации «Переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания», Программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы, раздел 54 (Почвы как компонент биосферы). При реализации второго этапа проекта был завершен многомерный модельный почвенный эксперимент с внесением в почву лигносульфоната натрия, избыточно активного ила, скопа и бисульфитного щелока. Оценено влияние лигносульфоната натрия на ряд почвенных показателей, в том числе на содержание тяжелых металлов и физиологическое состояние растений, а также устойчивость растений к действию стрессовых факторов. Проведенные исследования показали, что при внесении лигносульфаната натрия, активного ила и скопа в зависимости от дозы внесения отмечается достоверное увеличение содержания нитратного и аммиачного азота, подвижного фосфора и обменного калия. Исследования показали, что в ряду изученных валовых (Fe, Mn, Cu, Zn, Ti, Al, Ni, Co, Cr, Cd, Mo) и подвижных форм (Cu, Zn, Ti, Al, Ni, Co, Cr, Cd, Mo) металлов корреляционная связь с дозой добавки не обнаружена. Но прослеживается положительная зависимость в отношении валовой и подвижной форм Pb и подвижных форм Fe и Mn (r = 0,9), что объясняется их исходным содержанием в промышленном растительном сырье. В ходе реализации второго этапа проекта было выявлено, что внесение в торфяную почву лигносульфоната натрия может способствовать активизации фотосинтетических процессов и эффективности использования воды на фотосинтез у растений огурца. Влияние внесения лигносульфоната в дерново-подзолистую почву на накопление растениями микроэлементов во многом зависело от общей доступности элементов питания для растений. На примере растений салата был выявлен позитивный отклик физиологических процессов на регулярный полив растворами избыточно активного ила. Выводы, полученные на основании почвенных и физиологических модельных исследований, были апробированы в естественных полевых условиях на экспериментальных площадках Агробиологической станции КарНЦ РАН. В полевых условиях были получены данные первой повторности по морфометрическим параметрам, накоплению биомассы и формированию урожая зеленых культур (салат), выращенных на исследуемых искусственно улучшенных почвах. На основе проведения комплексного анализа развития аграрного сектора на указанной территории определены ключевые проблемы в данной сфере. С целью нивелирования выявленных проблемных зон разработан методический инструментарий оценки значимости сферы сельского хозяйства в социально-экономическом развитии Севера России по пяти основным блокам: в отношении конкурентоспособности, продовольственной безопасности и инвестиционной привлекательности региона, а также занятости населения и международной торговли. По результатам проведенной оценки выявлено, что в целом вклад сферы сельского хозяйства в социально-экономическое развитие Севера России по некоторым направлениям в несколько раз уступает среднероссийским значениям. Негативным фактом является снижение значимости аграрного сектора в социально-экономическое развитие как на территории Российского Севера, так и по стране в целом. Необходим учет полученных результатов при разработке и корректировке программных и стратегических документов в сфере развития сельского хозяйства и освоения северных территорий. Результаты проекта во многом сопоставимы и даже по некоторым вопросам превосходят разработки мировой и отечественной науки по данной тематике. Результаты имеют фундаментальное и прикладное значение и содержат новые объективные данные о трансформации почвенных катионов, агрофизических и агрохимических свойств почв и физиологических механизмов управления продуктивностью растений, позволяющие разработать агротехнологии получения высоких урожаев экологически чистой продукции растениеводства Практическая значимость полученных результатов, прежде всего, связана с возможностями эффективного и экологически безопасного метода поддержания почвенного плодородия, и как следствие возможностью управления продуктивностью основных продовольственных культур. Возможные области применения: сельское хозяйство, экология. Результаты, полученные в ходе выполнения НИР, могут быть использованы при разработке системы новых экологически безопасных агротехнологий в растениеводстве, а также в учебном процессе в сельскохозяйственных и биологических ВУЗах. Полученные результаты соответствуют целям и задачам первого этапа исследования, и содержат новые знания для развития дисциплинарных наук, прежде всего почвоведения и агрономии.